Numerical study on bank effects for a ship sailing in shallow channel

A numerical study on bank effects in shallow channels is carried out by using a first-order Rankine source panel method. A container ship sailing along a vertical bank and a sloping bank at different forward speeds, different water depths and different distances between the bank and the ship hull is taken as example. The sway force and yaw moment acting on the hull are calculated and the influences of the speed, water depth and distance between the bank and ship hull on the hydrodynamic force and moment are analyzed. This study can provide insight into the bank effects, as well as to give guidance on ship manoeuvring and control in restricted waterways, which is helpful to the navigation safety.     

一种内河顶推船队的引航控制模型

引航控制模型是考虑了人在控制闭环中作用的船舶自动引航模型,它不同于精确控制航迹或者航向的自动舵控制模型,重点在于量化和探索船舶驾引知识和经验.它是港口航道设计和安全评估经常采用的快时模拟的基础.基于模糊推理方法,结合系列内河船队操纵性实测数据与实际操船经验,设计出一种仿真智能的内河顶推船队引航控制模型,并以某顶推船队为原型,进行了仿真试验.结果表明:引航控制建模方法,包括隶属度函数和推理规则的确定能忠实地反映人员操舵控制过程.这种建模方法可为快时模拟论证等工作提供理论和技术支持.     

浅水中下潜物体有航速辐射问题的数值解

开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的Rankine源高阶面元法用于求解浅水中下潜物体有航速辐射问题。基于势流理论,流场中的扰动速度势用物体表面和自由面上分布的Rankine源来表达,同时用映像法计及水底的影响;采用NURBS曲面精确表达物面和自由面,在求出边界面上的未知源强后,物体表面的速度势分布用B样条表示;采用配置方法对边界积分方程进行求解,采用高斯—勒让德公式计算方程中的积分,同时开发了一种解决数值积分中奇异性问题的方法。采用文中数值方法求解了浅水中下潜圆球的有航速辐射问题,计算得到了下潜圆球水动力系数和自由面波形,所得水动力系数计算结果和他人的计算结果进行了比较,其吻合程度良好,从而验证了文中开发方法的有效性。     

考虑定常兴波影响的辐射问题去奇Rankine源方法数值计算

随着中高速船舶在海洋资源开发中的广泛应用,航速对船舶在波浪中摇荡运动的影响受到重视。本文基于势流理论,采用非均匀有理B样条(NURBS)表达物面,应用去奇Rankine源方法求解流场速度势;推导了兴波问题的二阶近似非线性自由面边界条件,以及考虑二阶近似非线性兴波影响的辐射速度势的线性自由面和物面边界条件。本文编程首先数值计算了Wigley船型的近似非线性兴波问题,将计算的线性和非线性兴波阻力系数与文献结果做了比较;然后数值计算了计及线性定常兴波影响的下潜圆球有航速辐射问题,将计算的附加质量和阻尼系数与文献结果比较。本文计算结果与文献结果吻合程度较好,验证了本文数值计算方法的有效性。文中还给出了兴波波形和辐射波形。     

基于非线性有限元法的船舶冰区破冰数值模拟

应用非线性有限元法进行了破冰船冰区破冰数值模拟。通过比较数值模拟结果和试验结果,对冰体材料模型进行了验证;采用该冰体材料模型,对破冰船以不同航速在不同厚度的层冰中破冰航行时的动态响应进行了数值研究,给出了破冰过程中层冰的变形、冰力的大小以及冰的变形能和动能变化,分析了船速、冰层厚度对破冰阻力的影响。该研究结果对分析破冰船在层冰中破冰时的动态响应特性具有一定的参考价值。     

计及自由面影响的桨后舵水动力计算

提出了一种基于求解非线性问题的牛顿近代法考虑自由面兴波影响计算桨后舵水动力的三维数值方法,文中给出了螺旋桨尾流中平板舵的数值结果,并讲座了自由面兴波对舵上水动力升力的影响。     

基于NURBS的船舶型线设计程序EHULL

以非均匀有理B样条NURBS为基础,通过交互式手段实现船舶型线的三维动态设计和实体造型,程序具有升阶、分割、节点插入、节点去除等功能,可以计算曲面的高斯曲率、获得各种剖面的形状和线型图、肋骨型线图;可生成各种二次曲面、计算船舶静水力。     

船舶稳性计算程序ESTAB

介绍了一个基于三维稳性计算方法的实用计算机程序ESTAB。采用三角形剖分技术和一些先进的算法,实现了船舶舱室和各种剖面的生成,可以可靠地获得各种载况下的浮态,不同纵向位置的进水角,各类型舱室的舱容要素曲线和船舶静水力曲线,帮戎曲线,插值曲线,静（动）稳性曲线,可浸长度曲线,弯矩与剪力曲线以及破舱时的浮态和破舱稳性。     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

一种处理高阶面元法中奇异积分的方法

对高阶面元法中奇异积分问题进行数值研究,根据面元的大小以及面元到场点的距离,把整个曲面积分分为远场、近场两类,分别对其使用不同的方法以处理Rankine源项所引起的积分奇异问题,对三维球体、椭球体进行数值计算,将结果与解析解和其他方法的计算值的比较表明此计算方法是有效的。